(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定外殻に対し可動外殻の一部をトンネル径拡大方向へ摺動可能に重合させてなる掘削機本体と、前記可動外殻を摺動させる拡幅ジャッキと、前記掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、同掘削機本体の前部に回転可能に支持されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを回転駆動する駆動手段と、前記固定外殻及び可動外殻の後端部に装備されてブラシ先端が固定外殻に対応する本線セグメント及び可動外殻に対応する拡幅セグメントの外面に摺接するテールシール装置と、を備えたトンネル掘削機において、
前記テールシール装置は、前記固定外殻の内面に前後方向複数段に亙って設置された帯状の第１テールシールブラシと、前記可動外殻の内面に前記第１テールシールブラシと摺動可能な位置に複数段に亙って設置された帯状の第２テールシールブラシとを備えると共に、前記第１テールシールブラシと第２テールシールブラシの取付部に、第１及び第２テールシールブラシのブラシ先端を本線セグメント及び拡幅セグメントの外面側に付勢する第１エアチューブと、第１及び第２テールシールブラシ間の密着性を高めるための第２エアチューブを設けたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
固定外殻に対し可動外殻の一部をトンネル径拡大方向へ摺動可能に重合させてなる掘削機本体と、前記可動外殻を摺動させる拡幅ジャッキと、前記掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、同掘削機本体の前部に回転可能に支持されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを回転駆動する駆動手段と、前記固定外殻及び可動外殻の後端部に装備されてブラシ先端が固定外殻に対応する本線セグメント及び可動外殻に対応する拡幅セグメントの外面に摺接するテールシール装置と、を備えたトンネル掘削機において、
前記テールシール装置は、前記固定外殻の内面に前後方向複数段に亙って設置された帯状の第１テールシールブラシと、前記可動外殻の内面に前記第１テールシールブラシと摺動可能な位置に複数段に亙って設置された帯状の第２テールシールブラシとを備えると共に、前記第１テールシールブラシと第２テールシールブラシの取付部に第１及び第２テールシールブラシのブラシ先端を本線セグメント及び拡幅セグメントの外面側に付勢する第１エアチューブを設け、かつ前記第１テールシールブラシと第２テールシールブラシとは、その取付部において縦向きと横向きとに取り付けられ、第１及び第２テールシールブラシ間では縦向きのものと横向きのものとが組になって摺接することを特徴とするトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルを部分拡幅するための拡幅機能を有するトンネル掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド工法の道路トンネル築造時において、非常駐車帯や分岐合流部などを部分拡幅する場合は、地盤改良を行い坑内から人力で切り拡げる方法やコピーカッタ等の拡幅機能を持ったシールド掘削機を用いる工法が採用されていた。
【０００３】
また、近年では、シールドマシーンの外筒部の一部をラップさせておき、掘削中にこのラップ部を伸縮させることで掘削断面の拡大・縮小を連続的に（マシン・セグメント共）行う工法が特許文献１等で開示されている。
【０００４】
そして、上記特許文献１では、互いに重合する外殻のうち内側に配置された外殻内面に前後方向複数段に設置された帯状の第１テールシールブラシと、互いに重合する外殻のうち外側に配置された外殻内面に前記第１テールシールブラシと摺動可能な位置に複数段に設置された帯状の第２テールシールブラシとを備え、外側に配置された外殻の内面と第２テールシールブラシ設置部との間に内側に配置された外殻の端部が挿入できる隙間を設けると共に、該隙間を塞ぐ止水板を内側に配置された外殻に設けて、機長を長くすることなくテールシールを複数段で行えるようにしたテールシール装置を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたテールシール装置にあっては、第１テールシールブラシと第２テールシールブラシとが単に相対的に摺動する構造であるため、第１テールシールブラシと第２テールシールブラシとの密着性を長期に亙って良好に保持することが難しく、かつブラシ先端がそれ自体の圧着力のみでセグメント外面に摺接するようになっているため、圧着力が小さい等で、十分なシール作用が得られないという虞があった。
【０００７】
本発明は、テールシールブラシを多段的に配置して高水圧止水に対応することができる一方で、テールシールブラシの摺動部にエアチューブを配置して摺動部の密着性向上により十分なシール性能が得られるテールシール装置を備えたトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
斯かる目的を達成するための本発明に係るトンネル掘削機は、
固定外殻に対し可動外殻の一部をトンネル径拡大方向へ摺動可能に重合させてなる掘削機本体と、前記可動外殻を摺動させる拡幅ジャッキと、前記掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、同掘削機本体の前部に回転可能に支持されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを回転駆動する駆動手段と、前記固定外殻及び可動外殻の後端部に装備されてブラシ先端が固定外殻に対応する本線セグメント及び可動外殻に対応する拡幅セグメントの外面に摺接するテールシール装置と、を備えたトンネル掘削機において、
前記テールシール装置は、前記固定外殻の内面に前後方向複数段に亙って設置された帯状の第１テールシールブラシと、前記可動外殻の内面に前記第１テールシールブラシと摺動可能な位置に複数段に亙って設置された帯状の第２テールシールブラシとを備えると共に、前記第１テールシールブラシと第２テールシールブラシの取付部に、第１及び第２テールシールブラシのブラシ先端を本線セグメント及び拡幅セグメントの外面側に付勢する第１エアチューブと、第１及び第２テールシールブラシ間の密着性を高めるための第２エアチューブを設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、
固定外殻に対し可動外殻の一部をトンネル径拡大方向へ摺動可能に重合させてなる掘削機本体と、前記可動外殻を摺動させる拡幅ジャッキと、前記掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、同掘削機本体の前部に回転可能に支持されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを回転駆動する駆動手段と、前記固定外殻及び可動外殻の後端部に装備されてブラシ先端が固定外殻に対応する本線セグメント及び可動外殻に対応する拡幅セグメントの外面に摺接するテールシール装置と、を備えたトンネル掘削機において、
前記テールシール装置は、前記固定外殻の内面に前後方向複数段に亙って設置された帯状の第１テールシールブラシと、前記可動外殻の内面に前記第１テールシールブラシと摺動可能な位置に複数段に亙って設置された帯状の第２テールシールブラシとを備えると共に、前記第１テールシールブラシと第２テールシールブラシの取付部に第１及び第２テールシールブラシのブラシ先端を本線セグメント及び拡幅セグメントの外面側に付勢する第１エアチューブを設け、かつ前記第１テールシールブラシと第２テールシールブラシとは、その取付部において縦向きと横向きとに取り付けられ、第１及び第２テールシールブラシ間では縦向きのものと横向きのものとが組になって摺接することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のトンネル掘削機によれば、第１及び第２テールシールブラシの多段配置により高水圧止水に十分対応することができる一方で、第１エアチューブの付勢力により、第１及び第２テールシールブラシの本線セグメント及び拡幅セグメントの外面との密着性が高められ、十分なシール性能が得られる。
【００１２】
また、第２エアチューブの付勢力により、第１及び第２テールシールブラシ間の密着性が高められ、より一層シール性能が高められる。また、第１及び第２テールシールブラシ間では縦向きのものと横向きのものとが組になって摺接するので、第１テールシールブラシと第２テールシールブラシとが所謂、背中合わせに組み付けられて相互の密着性が高まり、より一層シール性能が高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るトンネル掘削機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明の一実施例を示すテールシール装置の異なった作用状態のブラシ配置図、図２は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図３は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図４は図１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、図５は異なった作用状態の図３のＥ−Ｅ線断面図、図６は異なった作用状態の図３のＦ−Ｆ線断面図、図７は泥水式シールド掘削機の側断面図、図８は図７のＧ−Ｇ線及びＨ−Ｈ線断面図である。
【００１５】
本実施例で説明するトンネル掘削機は、切羽及びチャンバ内に泥水を供給し、泥水圧で土圧及び水圧に対向しながら掘削土砂を泥水と共に排泥することで、切羽の安定化を図りながらトンネルを構築する泥水式シールド掘削機である。
【００１６】
この泥水式シールド掘削機において、図７及び図８に示すように、掘削機本体１は、上下に設けられた固定外殻２とこの固定外殻２に一部を重合させてトンネル径拡大方向に摺動可能な左右一対の半円状の可動外殻３とで筒状に形成される。尚、可動外殻３は左右のいずれか一方にのみ設けて固定外殻２を半筒状に形成しても良い。
【００１７】
上下の固定外殻２間に縦設された支持壁４の側面と可動外殻３の後半部内面に付設した上下一対の支持ブロック５ａ，５ｂとの間には縦横に複数の拡幅ジャッキ６Ａが横架されると共に、上下の固定外殻２にそれぞれ付設した支持ブロック７ａ，７ｂと可動外殻３の前半部内面に付設した上下一対の支持ブロック８ａ，８ｂとの間には横一列に複数の拡幅ジャッキ６Ｂが横架される。
【００１８】
従って、図示の状態から全ての拡幅ジャッキ６Ａ，６Ｂが同期して伸長することで、固定外殻２に対し可動外殻３がトンネル径の拡大方向に摺動し、これによって掘削機本体１がその後端部（テール部）の既設セグメントＳと共に拡幅することになる。
【００１９】
掘削機本体１（固定外殻２）の前部にはカッタヘッド１０が回転自在に装着されており、このカッタヘッド１０の前面には多数のカッタビット１１が固定されている。そして、カッタヘッド１０の後部にはリングギヤ１２が固定される一方、固定外殻２には駆動モータ１３が取付けられ、この駆動モータ１３の駆動ギヤ１４が前記リングギヤ１２に噛み合っている。
【００２０】
従って、駆動モータ１３を駆動して駆動ギヤ１４を回転駆動すると、リングギヤ１２を介してカッタヘッド１０を回転することができる。
【００２１】
掘削機本体１（固定外殻２）にはカッタヘッド１０の後方に位置してバルクヘッド１５が取付けられており、カッタヘッド１０とこのバルクヘッド１５との間にチャンバ１６が形成されている。そして、このチャンバ１６には一端が泥水式シールド掘削機の外部に延設された送泥管１７及び排泥管１８の他端が開口しており、排泥管１８の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ１９が設置されている。なお、カッタヘッド１０の外周部にはコピーカッタ２０が設けられると共にスポーク内にはスポーク伸縮ジャッキ２１が設けられている。
【００２２】
掘削機本体１（固定外殻２及び可動外殻３）の後部には円周方向に複数のシールドジャッキ２２が並設されており、このシールドジャッキ２２が掘進方向後方に伸長して既設セグメントＳに押し付けることで、その反力により掘削機本体１即ち、泥水式シールド掘削機全体を前進することができる。
【００２３】
また、掘削機本体１（固定外殻２）の後部には左右一対の縦梁２３を介してエレクタ装置２４が装着されている。このエレクタ装置２４はシールドジャッキ２２によって前進した掘削機本体１（固定外殻２及び可動外殻３）と既設セグメントＳとの間の空所に新しいセグメントＳを装着してリング状に組み付けることができる。
【００２４】
また、掘削機本体１（固定外殻２及び可動外殻３）の後端部（テール部）にはテールシール装置２６が設けられる。
【００２５】
テールシール装置２６を図１乃至図６を用いて説明する。固定外殻２の側縁部に前後方向（掘進方向）に長い嵌合溝２７ａが形成されると共に、この嵌合溝２７ａの後端部は前後一対の切欠き２８ａ，２８ｂにより下方に開放される（図２参照）。一方、可動外殻３の側縁部には前記嵌合溝２７ａにトンネル径方向に摺動可能な嵌合板２９が一体形成されると共に、この嵌合板２９の後端部には前記切欠き２８ａ，２８ｂ内をトンネル径方向に摺動可能な前後一対のスライドブロック３０ａ，３０ｂが一体形成される（図４参照）。
【００２６】
また、固定外殻２と可動外殻３との摺動面間には複数条（図示例では２条）のシール部材３１ａ，３１ｂが前後方向に延出される。図示例では、シール部材３１ａ，３１ｂは固定外殻２側に敷設されている（図２，図５参照）。
【００２７】
そして、固定外殻２の内面には、前後方向複数段（図示例では４段）に亙って帯状の第１テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄが設置されると共に、可動外殻３の内面に、前記第１テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄとトンネル径方向に摺動可能な位置にて、複数段（図示例では第１テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄと対応して４段）に亙って帯状の第２テールシールブラシ３４ａ〜３４ｄが設置される（図１参照）。
【００２８】
前記第１テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄと第２テールシールブラシ３４ａ〜３４ｄとは、その取付部において縦向きと横向きとに取り付けられ、第１及び第２テールシールブラシ間では縦向きのものと横向きのものとが組になって摺接するようになっている。図示例では、切欠き２８ａ，２８ｂの前縁では横向きに第１テールシールブラシ３３ａ，３３ｃが取着され、切欠き２８ａ，２８ｂの後縁では縦向きに第１テールシールブラシ３３ｂ，３３ｄが取着される一方、ブロック３０ａ，３０ｂの前縁では縦向きに第２テールシールブラシ３４ａ，３４ｃが取着され、ブロック３０ａ，３０ｂの後縁では横向きに第２テールシールブラシ３４ｂ，３４ｄが取着され、第１及び第２テールシールブラシ間では互いに背中合わせになっている（図３参照）。
【００２９】
また、縦向きに取着された第１テールシールブラシ３３ｂ，３３ｄと第２テールシールブラシ３４ａ，３４ｃの取付部には、その各々のブラシ先端を本線セグメントＳ１及び拡幅セグメントＳ２の外面側に付勢する第１エアチューブ３５ｂ，３５ｄ，３５ａ，３５ｃがそれぞれ設けられる（図２，図４参照）。
【００３０】
一方、横向きに取着された第１テールシールブラシ３３ａ，３３ｃと第２テールシールブラシ３４ｂ，３４ｄの取付部には、その各々のブラシ間の密着性を高めるための第２エアチューブ３６ａ，３６ｃ，３６ｂ，３６ｄがそれぞれ設けられる（図２，図４参照）。
【００３１】
尚、前記第１テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄと第２テールシールブラシ３４ａ〜３４ｄは、ワイヤブラシの基端側をプレートで挾んで複数段状に束ねて帯状にした公知のものである。
【００３２】
このように構成されるため、カッタヘッド１０を回転させながら既設セグメントＳに反力をとってシールドジャッキ２２を伸長させると、掘削機本体１が前進し、切羽が掘削される。
【００３３】
この際、切羽及びチャンバ１６内には送泥管１７より泥水が供給され、アジテータ１９により掘削土砂と混合・攪拌されて排泥管１８より泥水式シールド掘削機の外部に排出される。
【００３４】
この後、シールドジャッキ２２を縮めることで形成された空所にエレクタ装置２４によって新しいセグメントＳを装着してリング状に組み付ける。以後、これを繰り返すことで所定の長さのトンネルが構築される。
【００３５】
そして、泥水式シールド掘削機がトンネルの拡幅位置に到達したら、コピーカッタ２０及び／又はスポーク伸縮ジャッキ２１を適宜作動させて余堀りを行うと共に、掘削機本体１における全ての拡幅ジャッキ６Ａ，６Ｂを同期して（同時に）伸長し、固定外殻２に対し可動外殻３をトンネル径の拡大方向に摺動させる（図５，図６参照）。
【００３６】
これにより、掘削機本体１がその後端部（テール部）の既設セグメントＳと共に拡幅し、トンネルが部分拡幅される。尚、トンネルを所定距離部分拡幅した後、縮幅する場合は、上述の反対の動作が行われるのは自明であるので説明は省略する。
【００３７】
上述した拡幅動作の際、テールシール装置２６においては、固定外殻２の第１テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄと可動外殻３の第２テールシールブラシ３４ａ〜３４ｄとが、前後方向へ４段に亙って配置され、かつ各々が互いにトンネル径方向に摺接しているので、高水圧止水に十分対応することができる。
【００３８】
そして、図外の加圧エア供給源から供給される加圧エアにより膨張した第１エアチューブ３５ｂ，３５ｄ，３５ａ，３５ｃの付勢力により、第１及び第２テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄ，３４ａ〜３４ｄの本線セグメントＳ１及び拡幅セグメントＳ２の外面との密着性が高められるので、十分なシール性能が得られる。
【００３９】
また、図外の加圧エア供給源から供給される加圧エアにより膨張した第２エアチューブ３６ａ，３６ｃ，３６ｂ，３６ｄの付勢力により、第１及び第２テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄ，３４ａ〜３４ｄ間の密着性が高められるので、より一層シール性能が高められる。
【００４０】
また、第１及び第２テールシールブラシ間では縦向きのものと横向きのものとが組になって摺接するので、第１テールシールブラシと第２テールシールブラシとが所謂、背中合わせに組み付けられて相互の密着性が高まり、より一層シール性能が高められる。
【００４１】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、第１及び第２テールシールブラシ３３ａ〜３３ｄ，３４ａ〜３４ｄの段数変更や取付構造変更を行っても良いし、固定外殻２と可動外殻３の摺動（スライド）構造変更を行っても良い。また、本発明は、泥水式シールド掘削機を用いる例を示したが、土圧式シールド掘削機を用いて良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例を示すテールシール装置の異なった作用状態のブラシ配置図である。
【図２】図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】異なった作用状態の図３のＥ−Ｅ線断面図である。
【図６】異なった作用状態の図３のＦ−Ｆ線断面図である。
【図７】泥水式シールド掘削機の側断面図である。
【図８】図７のＧ−Ｇ線及びＨ−Ｈ線断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  掘削機本体
２  固定外殻
３  可動外殻
４  支持壁
５ａ，５ｂ  支持ブロック
６Ａ，６Ｂ  拡幅ジャッキ
７ａ，７ｂ  支持ブロック
８ａ，８ｂ  支持ブロック
１０  カッタヘッド
１１  カッタビット
１２  リングギヤ
１３  駆動モータ
１４  駆動ギヤ
１５  バルクヘッド
１６  チャンバ
１７  送泥管
１８  排泥管
１９  アジテータ
２０  コピーカッタ
２１  スポーク伸縮ジャッキ
２２  シールドジャッキ
２３  縦梁
２４  エレクタ装置
２６  テールシール装置
２７ａ  嵌合溝
２８ａ，２８ｂ  切欠き
２９  嵌合板
３０ａ，３０ｂ  スライドブロック
３１ａ，３１ｂ  シール部材
３３ａ〜３３ｄ  第１テールシールブラシ
３４ａ〜３４ｄ  第２テールシールブラシ
３５ａ〜３５ｄ  第１エアチューブ
３６ａ〜３６ｄ  第２エアチューブ
Ｓ  既設セグメント
Ｓ１  本線セグメント
Ｓ２  拡幅セグメント
【図１】
0004541266.tif 000002
【図２】
0004541266.tif 000003
【図３】
0004541266.tif 000004
【図４】
0004541266.tif 000005
【図５】
0004541266.tif 000006
【図６】
0004541266.tif 000007
【図７】
0004541266.tif 000008
【図８】
0004541266.tif 000009